Varillas de puesta a tierra - Cómo funcionan

Las picas de tierra son fundamentales en los sistemas eléctricos de puesta a tierra, ya que proporcionan una vía segura para que el exceso de electricidad se disipe en la tierra. Estas barras protegen a las personas y los equipos eléctricos de posibles daños causados por rayos o subidas de tensión. Este artículo analiza el diseño y la instalación de las varillas de tierra.

Índice de contenidos

• ¿Qué es una barra de puesta a tierra?
• Materiales
• Cómo instalar una barra de tierra
• Requisitos de instalación de la barra de tierra
• Preguntas frecuentes

¿Qué es una barra de puesta a tierra?

Una barra de tierra (Figura 2 etiquetada E) es una barra metálica larga clavada en el suelo para proporcionar un camino para que la corriente eléctrica se disperse en la tierra. Cuando se produce un fallo, como la caída de un rayo o una avería en el sistema eléctrico, el exceso de energía eléctrica necesita una vía segura para disiparse. Una barra de puesta a tierra ayuda a prevenir los peligros asociados a las descargas de tensión estática, como los rayos, reduciendo así el riesgo de sufrir daños durante las tormentas. Se conecta al panel de servicio del sistema eléctrico a través de un cable de tierra (Figura 2 etiquetado F), garantizando un camino seguro para el exceso de electricidad a la tierra. Lea nuestro artículo sobre la conexión a tierra para obtener más información sobre el funcionamiento de la conexión eléctrica a tierra.

Tome nota: La pica de puesta a tierra es un término más específico que se refiere a un dispositivo diseñado específicamente para conectar a tierra objetos móviles como vehículos, generadores eléctricos y otros dispositivos similares.

Materiales

Las varillas de tierra pueden ser de distintos materiales.

• Cobre: El cobre suele ser el material más utilizado para una barra de tierra. Estas varillas se crean recubriendo un núcleo de acero con cobre. Las picas de tierra revestidas de cobre tienen una vida útil más larga que las fabricadas con otros materiales.
• Acero inoxidable: Las varillas de tierra de acero inoxidable son caras pero muy resistentes a la corrosión. Por lo tanto, es ideal para entornos con alto contenido en sal.
• Acero galvanizado: Las varillas de acero galvanizado se fabrican aplicando un revestimiento protector de zinc a una base de acero para protegerlas de la oxidación. Representan una alternativa más económica entre las picas de tierra, aunque no alcanzan la fiabilidad de las opciones de cobre. Factores como la exposición a la sal pueden erosionar la capa de zinc, lo que da como resultado una vida útil estimada de unos 15 años, significativamente más corta que la vida útil de aproximadamente 40 años de las varillas de cobre.

Cómo instalar una barra de tierra

Material necesario

La selección y el uso adecuados del equipo y los materiales son cruciales para una instalación segura y satisfactoria de la varilla de tierra.

• Barra de tierra: El elemento primario de puesta a tierra
• Foso de tierra o cámara de inspección: Una carcasa protectora que se fija a la varilla de tierra, protegiéndola del entorno y facilitando el mantenimiento y las inspecciones futuras.
• Pinza para barra de tierra: Componente diseñado para fijar la barra de tierra dentro de la fosa de tierra o cámara de inspección. A menudo fabricada con cobre o un material conductor similar, la abrazadera garantiza una conexión segura con una resistencia eléctrica mínima.
• Compuesto que mejora la tierra: Material que mejora la conductividad eléctrica del suelo y disminuye la resistencia del terreno. Este compuesto suele esparcirse alrededor de la varilla de tierra para aumentar el rendimiento del sistema de puesta a tierra.
• Pala o excavadora de agujeros: Para cavar el agujero en el que irá la varilla se necesita una pala o una excavadora de postes.
• También pueden necesitarse herramientas y materiales adicionales, como un martillo para hincar la varilla y acopladores de alta conductividad para extender la varilla de tierra.

Proceso de instalación

1. Selección de ubicación: Asegúrese de que no haya líneas subterráneas para evitar daños durante la instalación. Este emplazamiento debe elegirse en función de diversas consideraciones expuestas en el diseño del sistema de puesta a tierra.
2. Evaluación de la resistividad del suelo: Evalúe la resistividad del suelo y considere los tratamientos necesarios. Cuanto mayor sea la resistividad del suelo, menor será la eficacia de la puesta a tierra, y puede ser necesario instalar más picas o penetrar más profundamente. Dependiendo de la resistividad del suelo y de las características específicas del emplazamiento, la varilla de tierra puede instalarse directamente en la tierra, o puede utilizarse un compuesto de mejora de la tierra para disminuir la resistencia del suelo.
3. Excavación del agujero: Utiliza una pala o una excavadora de postes para hacer un agujero para la barra de tierra. Este orificio debe ser lo suficientemente profundo como para clavar la varilla al menos 2,45 m (8 pies) por debajo de la superficie. Normalmente, un agujero con un diámetro de 120 a 150 mm y una profundidad de 2,4 m es adecuado para insertar la varilla de tierra, aunque esto puede variar en función del tamaño de la varilla.
4. Inserción de la varilla: Coloque la varilla de tierra en el orificio preparado y fíjela en su sitio con un martillo o mazo. Asegúrese de que la varilla esté recta para garantizar una conexión a tierra eficaz. Debe retirarse todo el embalaje de la varilla, y el extremo puntiagudo debe orientarse hacia abajo. Después de instalar la varilla, conecte un cable de tierra a su parte superior utilizando una abrazadera de tierra. Este cable debe prolongarse hasta el cuadro eléctrico u otro punto de conexión a tierra.
5. Utilizando la pinza de puesta a tierra: Extienda el cable de toma de tierra hasta el cuadro eléctrico o hasta un punto de toma de tierra alternativo y fíjelo firmemente con la abrazadera de toma de tierra adecuada (Figura 5).
6. Aplicación de compuesto mejorador de la tierra: Mezcle el compuesto mejorador de tierra (Figura 4 etiquetada E) con agua para crear una lechada según las instrucciones del fabricante. Vierta a fondo el lodo en el orificio para garantizar un llenado completo. Sin un compuesto mejorador del terreno, el agujero puede rellenarse con la tierra excavada. Si se utiliza un compuesto, déjelo curar o fraguar dentro del orificio. Una vez comprobado el valor de la resistencia, el punto de conexión a tierra estará listo para su uso al cabo de 1-2 días tras la instalación.
7. Instalación de foso de tierra/cámara de inspección: Instale el foso de tierra o la cámara de inspección (Figura 3) sobre la varilla de tierra para ofrecer protección contra los elementos ambientales y simplificar el mantenimiento y las inspecciones futuras.

Requisitos de instalación de la barra de tierra

Dimensionamiento de la barra de tierra

• Longitud: Cuando se instala verticalmente, la varilla de tierra debe clavarse a una profundidad mínima de 2,45 m (ocho pies) en el suelo, lo que significa que la longitud de la varilla que se extiende por debajo de la superficie del suelo no debe ser inferior a dos metros (ocho pies) desde la superficie. Esto garantiza que la varilla esté en contacto con tierra húmeda, que tiene menor resistencia que la tierra seca. La normativa sobre el dimensionamiento de las picas de puesta a tierra exige que la longitud estándar para uso residencial sea normalmente de 8 pies, mientras que para aplicaciones comerciales o industriales o en zonas con alta resistividad del suelo, pueden ser necesarias picas más largas para una puesta a tierra eficaz.
• Diámetro: Los diámetros habituales de las varillas de tierra oscilan entre 15 y 23 cm (1/2 y 3/4 de pulgada). Los diámetros mayores tienen una menor resistencia a tierra, pero son más caros y más difíciles de clavar en el suelo.

Otras consideraciones

• Condiciones del suelo: La resistividad del suelo desempeña un papel importante en la eficacia de una barra de tierra. En suelos rocosos o muy secos, alcanzar una profundidad de 8 pies para la varilla de puesta a tierra puede resultar complicado, y podría ser necesario recurrir a métodos alternativos como la instalación horizontal o el uso de varias varillas. Lea nuestro artículo sobre placa de tierra frente a varillas para distintos tipos de suelo para saber más sobre cómo afectan los distintos tipos de suelo a la selección de electrodos de tierra.
• Colocación: Aunque no hay reglas exactas para colocar una barra de tierra, es aconsejable situarla a una distancia mínima de 60 cm de cualquier estructura de construcción para evitar posibles interrupciones. También se recomienda instalar la barra de tierra cerca del cuadro eléctrico de la vivienda. La ubicación de la varilla de tierra debe ser accesible y ofrecer espacio suficiente para facilitar la instalación.
• Herramientas: La varilla de tierra debe clavarse en el suelo con un martillo o una varilla perforadora. No utilice una herramienta de excavación, ya que podría dañar la varilla.
• Conexión al cable de tierra: La varilla de tierra debe conectarse al sistema eléctrico de puesta a tierra del edificio o estructura mediante un conductor de tierra. El conductor de puesta a tierra debe tener una longitud mínima de 8 pies y ser de cobre o acero galvanizado.
• Varas múltiples: El diseño del sistema de puesta a tierra total puede requerir más de una barra de tierra para una puesta a tierra adecuada. Cuando se utilicen varias barras, deben estar separadas al menos 1,8 metros, de acuerdo con la NEC.

Preguntas frecuentes

¿Qué profundidad debe tener una barra de tierra?

Debe clavarse una varilla de tierra a una profundidad mínima de 2,45 metros (8 pies).

¿Qué distancia deben tener las varillas de tierra?

Las varillas de tierra deben estar separadas al menos 1,83 metros (6 pies).

¿Puede utilizarse una barra de refuerzo como toma de tierra?

Las barras de refuerzo son armaduras de acero que se utilizan en el hormigón para darle resistencia. La barra de refuerzo puede utilizarse como barra de puesta a tierra, pero es más propensa a la corrosión.